AKTİF TRANSPORT SİSTEMLERİ Prof.Dr. Hafize UZUN

1. AKTİF TRANSPORT SİSTEMLERİ Prof.Dr.Hafize UZUN

2. Aktif Transport • Doygunluk kinetiği • Özgünlük • İnhibisyon • Konsantrasyon gradyanına karşı • Enerji harcamı var !

3. Aktif transport tipleri • Primer aktif transport • Sekonder aktif transport • Na+/glukoz simportu • Na+/amino asid simportu • Ca2+/ Na+ antiportu

4. Glukoz, Na+-bağımlı glukoz taşıyıcısı 2 (SGLT2) ile renal proksimal tubüllerdeki epitel hücreleri içine reabsorbe edilir. • Böbrek tübülüs hücrelerinde de bağırsak epitel hücrelerinde olduğu gibi Na+-glukoz taşıyıcı proteinlerin yanı sıra, Na+-amino asit taşıyıcı proteinleri de bulunmaktadır. • Bu taşıyıcılar aracılığıyla Na+ ile birlikte amino asitler simport mekanizmayla hücreler içine taşınmaktadır.Na+ gradiyentinin yürütücü gücü, amino asitlerin hücre içine sekonder aktif taşınarak reabsorbsiyonunu sağlar (Na+/amino asid simportu, sekonder aktif transport).

5. Kalp kası miyozitlerinden Ca2+’un hücre dışına atılımı ve Na+’un hücre içine girmesi antiport sistemle (Ca2+/Na+ antiportu) sekonder aktif transportla sağlanmaktadır. • Bağırsaklardan CI‾ emilimi, tiroid bezine iyot girişi de sekonder aktif transportla gerçekleşir.

6. Primer aktif transport mekanizmaları ATP az’lar • F-ATPaz: H+-ATPaz • mitokondri iç membranı, FoF1 ATPaz, ATPsentezi, • H+elektrokimyasal gradyanı oluşturur ve kullanır. • enerji kenetleyen faktörler • V-ATPaz: H+-ATPaz • lizozom, endozom, Golgi ve salgısal vesiküllerin asidlendirilmeleri • plazma membranı: kemiğin yeniden şekillenmesi, idrarın asidlendirilmesi • vakuolar

7. P-ATPaz • Siklik fosforilasyon/defosforilasyon, vanadat inhibisyonu • Na+/K+-ATPaz : hücrelerin plazma membranlarında, böbrek ve kalp, istirahat durumundaki enerji harcamının %25i • H+/ K+-ATPaz: mide,parietal hücre • Ca2+ -ATPaz: sarkoplazmik retikulum ve endoplazmik retikulum • Ca2+ -ATPaz: plazma membranı, sarkoplazma • Cu2+ -ATPaz: plazma membranı ve sitoplazmik vesiküller, barsaktan absorbsiyon ve karaciğerden atılım • ABC Transport proteinler

8. Na+K+ATPaz’ın inhibisyonu • Kardiyak glikozidler: Digoksin, ouabain • Kronik kalp yetersizliği • Na+/ K+-ATPaz intrasellüler Na+ • Na+/ Ca2+antiportu  • Sitoplazmik Ca2+  • Kalp kası kuvvetli kasılır.

9. ABC Transport Proteinler-1 • ABC : ATP-binding casette • ATP bağlayıcı bölgeleri çok iyi korunmuş proteinler: >30 ; 8 aile • substrat spesifisiteleri geniş, • iyonlar, ağır metaller, şekerler, ilaçlar, amino asidler, peptidler ve proteinler • kanal, transport protein veya reseptör

10. ABC Transport Proteinler-2 • P*-glikoproteinler (*permeabilite), plazma membranı • Çok çeşitli hidrofobik ilaç ve doğal lipid analoglarının (fosfatidil kolin) ksenobiyotiklerin hücre dışına transportu • Multidrug resistance associated proteins (MRPs): Aşırı sentez tümör hücrelerinin ilaçlara karşı direnci ! • Kolesterolün hücre dışına transportu, safra asidlerinin karaciğer kanaliküler membrandan transportu • Sulfonilüre reseptörü: ATP’e duyarlı K+kanalı ATP / sulfonilüre bağlanması kanalı kapatır depolarizasyon, Ca2+ ve insülin salgılanır. • Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR)

11. Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) • ABC transport protein ailesinin bir üyesi • Cl- için spesifik bir iyon kanalı: Hava yolları ve mide-barsak sistemi eksokrin bezlerinde epitel h. apikal memb. dan tuz ve sıvı geçişini sağlar • 5 alt-birim: 2 transmembran, 2 ATP bağlayıcı, 1 düzenleyici (cAMP bağımlı) • ATP bağlayıcı alt-birimde Phe 508 delesyonu kanal disfonksiyonu Kistik fibroz

12. Grup translokasyonu: Gama glutamil siklusu • Beyin ve böbrek , barsak epitel hücreleri • Gama glutamil transpeptidaz (GGT) ve GSH • Amino asidlerin sekonder aktif transportlarına göre daha çok enerji ! 3 ATP/amino asid • Hızlı ve yüksek kapasiteli ! • Prolin dışında diğer amino asidler

13. Endositoz • Endositik vesikül oluşumu • Enerji (ATP), Ca2+(hücre dışı), kontraktil elem. • Fagositoz: makrofaj ve granülositler • Virus, bakteri, hücre....... • Pinositoz • sıvı faz: seçici değil • absorptif: reseptör aracılı (klatrin kaplı çukur)

14. Eksositoz • Genellikle hormonal uyarı sonucunda hücre içinde [Ca2+] artışı ile tetiklenir. • Periferik proteinler • Ekstrasellüler matriks komponentleri • Hormonlar, nörotransmitterler

15. Hücrelerarası haberleşme • Gap junction: komşu iki hücrenin plazma membranlarına transmembran yerleşmiş olan kanallar 12-20 A0 • konneksin:12 alt-birim, 6/hücre • kanal normal koşullarda açık ! • kapanma: Ca2+, pH, Vm • iyonlar ve metabolitler geçer, proteinler geçemez • Nuklear Porlar 90 A0 , büyük moleküller (RNA)

16. Reseptörler • Sinyal iletimi • Transport: reseptör aracılı endositoz • Antikor oluşumu: antijenik uyarı ile B-lenfositlerinin plazma hücrelerine dönüşümleri

18. Reseptörler • Hücre yüzeyi reseptörleri Hidrofilik yapılı uyaranlar (Nörotransmitter, hormon ve sitokinler) • Sinyal transdüksiyonu • Hücre içi reseptörler Lİpofilik yapılı hormonlar

19. Başlıca Sinyal Transdüksiyon Mekanizmaları

20. Hücre yüzeyi reseptörleri • 7 transmembran (alfa-heliks), G-protein kenetli res. Efektör: adenilat siklaz, fosfolipaz C, iyon kanalları (Na+, K+Ca2+, Cl-), cGMP fosfodiesteraz (PDE) (ß-adrenerjik agonistler) • İyon kanal res. (ligand kapılı) (asetil kolin) • Tirozin kinaz akt. res. (intrinsik) (insülin) • Tirozin kinaz akt. protein ile ilişkili res. (GH) • Guanilat siklaz akt. res . (intrinsik) (ANP) • Serin-treonin kinaz akt. res. (intrinsik) (TGF-ß) • Tirozin fosfataz akt. res. (intrinsik) (CD45) • Ölüm domeni taşıyan res. (TNF- α)

21. Hormon reseptörleri • Protein molekülleri, glikoproteinler: hedef doku • Karbohidrat komponenti: özgüllük • Ligandı tanıma ve bağlama (non-kovalan ve geri dönüşümlü) • L+R LR Ka=1/Kd ~ ilgi • Ligand ile tetiklenen konformasyonel değişim (geri dönüşümlü) • Kalitatif ve kantitatif özelliklerde gereksinimlere göre değişim ! • Reseptörler arası + ve – kooperatif etkileşimler ilgide değişim! • regülasyon (internalizasyon/inaktivasyon) ve  regülasyon • Homolog ve heterolog regülasyon • Biyolojik etki : [LR] ve post-reseptör mekanizmalar

22. Reseptörler: Transport

23. Reseptör aracılı endositoz • Reseptör aracılı endositoz  HASTALIK • Virus  Karaciğer hücreleri  Hepatit • Virus  Motor nöronlar  Poliomyelit • Virus  T hücreleri  AIDS

24. Reseptörler : Antikor oluşumu

25. Membran akışkanlığı ile ilişkili hastalıklar • Ağır karaciğer hastalığı (Alkolik siroz): • plazma kolesterol  • eritrosit membranında kolesterol  akışkanlık  • eritrosit yüzeyi dikenli bir görünüm alır • eritrositler dolaşımdan erken uzaklaştırılır • spur cell anemia • Alkol: Sinir hücrelerinde membran akışkanlığını (reseptörler, iyon kanalları) etkiler. Toksik ! • Abetalipoproteinemi: Hücre membranlarında sfingomiyelin  • fosfatidil kolin akışkanlık  • Anestetikler: lipidlerde çözünür, akışkanlığı arttırırlar.

26. Membran transport sistemleri ile ilişkili hastalıklar • Sodyum kenetli glukoz-galaktoz transportu/barsak epitel hücreleri • Fruktoz malabsorbsiyonu • Nötral amino asidlerin transportu/barsak ve böbrek epitel hücreleri: Hartnup hastalığı • Sistin, lizin, arjinin amino asidlerinin böbrek epitel hücrelerindeki reabsorbsiyonları: Sistinüri • Fosfatın renal reabsorbsiyonu: Vitamin D’e dirençli raşitizm • Cu2+ATPaz geninde mutasyon: Wilson ve Menkes hastalıkları

27. Hücre iskelet proteinleri ile ilişkili hastalıklar • Eritrositin şekil ve stabilitesinde kalıtsal bozukluklar • Spektrin, ankyrin, band-3, pallidin ve protein 4.1 • Spektrinin ß alt-biriminde defekt: sferositoz, anemi • Distrofin: (kas) sarkolemmal glikoproteini aktin filamentine bağlar protein • Distrofin eksikliği: Duchenne kas distrofisi • Kusurlu Distrofin: Becker kas distrofisi

28. Membran reseptörleri ile ilişkili hastalıklar • Ailesel hiperkolesterolemi, LDL res.  • Nefrojenik diabetes insipidus ADH res.  (AQP-2 ) • Diabetes mellitus (NIDDM, obesite) İnsülin res.  (GluT4 ) • Laron tipi cücelik, GH res.  • Akondroplasi, FGF res. 3  • Miyastenia gravis, asetil kolin res. antikoru

29. Membran karbohidratları ile ilişkili hastalıklar • GlcNAc fosfotransferaz gen mutasyonu: bazı hidrolazların Man-6P ile etiketlenememesi ve lizozomlardaki eksiklikleri  I-hücre hastalığı • Eritrosit memb.nın bazı proteinlerinin fosfatidil inozitol glikan (GPI) ile membrana bağlanmalarında eksiklik Paroksismal noktürnal hemoglobinüri • Membran glikoprotein ve glikolipidlerinin oligosakkaridlerinde anormalite: metastaz

30. Diğer........ • Mitokondriyal iç memb. proteinlerini kodlayan genlerde mutasyon  Nörolojik ve kassal hastalıklar • Yılan zehiri, fosfolipazlar, lizofosfolipid oluşumu hemoliz • Sfingolipidozis: membranda glikosfingolipid birikimi • İskemi: iyon kanallarını etkiler • Serbest oksijen radikallerilipid peroksidasyon membran bütünlüğü bozulur.